Visokozmogljiv impulzni laser s strukturo MOPA iz vseh vlaken

Visokozmogljiv impulzni lasers strukturo MOPA iz vseh vlaken

Glavne strukturne vrste vlakenskih laserjev vključujejo strukture z enim resonatorjem, kombinacijo žarkov in glavnim oscilacijskim ojačevalnikom moči (MOPA). Med njimi je struktura MOPA postala eno od trenutnih raziskovalnih žarišč zaradi svoje sposobnosti doseganja visoke zmogljivosti.pulzni laserizhod z nastavljivo širino impulza in frekvenco ponavljanja (imenovano širina impulza in frekvenca ponavljanja).

Načelo delovanja MOPA laserja je naslednje: Glavni oscilator (MO) je visokozmogljiv vir semena.polprevodniški laserki generira signalno svetlobo semena z nastavljivimi parametri z direktno impulzno modulacijo. Glavni krmilnik programirljivega polja (FPGA) oddaja impulzne tokovne signale z nastavljivimi parametri, ki jih krmili pogonsko vezje za upravljanje vira semena in dokončanje začetne modulacije semenske svetlobe. Po prejemu krmilnih navodil od glavne krmilne plošče FPGA pogonsko vezje črpalnega vira zažene črpalni vir za generiranje črpalne svetlobe. Ko delilnik žarka poveže semensko svetlobo in črpalno svetlobo, se ju vbrizgata v dvojno prevlečeno optično vlakno (YDDCF), dopirano z Yb3+, v dvostopenjskem optičnem ojačevalnem modulu. Med tem postopkom ioni Yb3+ absorbirajo energijo črpalne svetlobe in tvorijo porazdelitev populacijske inverzije. Nato na podlagi načel ojačanja potujočega valovanja in stimulirane emisije semenska signalna svetloba doseže visoko povečanje moči v dvostopenjskem optičnem ojačevalnem modulu, kar na koncu oddaja visoko moč.nanosekundni impulzni laserZaradi povečanja vršne moči lahko ojačani impulzni signal doživi stiskanje širine impulza zaradi učinka stiskanja ojačanja. V praktičnih aplikacijah se za dodatno povečanje izhodne moči in učinkovitosti ojačanja pogosto uporabljajo večstopenjske ojačevalne strukture.

Sistem laserskega vezja MOPA je sestavljen iz glavne krmilne plošče FPGA, črpalnega vira, semenskega vira, gonilne plošče, ojačevalnika itd. Glavna krmilna plošča FPGA krmili semenski vir, ki oddaja impulze surove semenske svetlobe na ravni MW z nastavljivimi parametri z generiranjem impulznih električnih signalov z nastavljivimi valovnimi oblikami, širinami impulzov (5 do 200 ns) in hitrostmi ponovitve (30 do 900 kHz). Ta signal se preko izolatorja vnese v dvostopenjski optični ojačevalni modul, ki ga sestavljata predojačevalnik in glavni ojačevalnik, in na koncu preko optičnega izolatorja s funkcijo kolimacije oddaja visokoenergijski kratkopulzni laser. Semenski vir je opremljen z notranjim fotodetektorjem za spremljanje izhodne moči v realnem času in njeno vračanje na glavno krmilno ploščo FPGA. Glavna krmilna plošča krmili pogonska vezja črpalke 1 in 2 za doseganje operacij odpiranja in zapiranja črpalnih virov 1, 2 in 3. Ko ...fotodetektorČe ne zazna izhodne signalne lučke, bo glavna krmilna plošča izklopila vir črpalke, da prepreči poškodbe YDDCF in optičnih naprav zaradi pomanjkanja vhodne svetlobe semena.

Sistem laserske optične poti MOPA uporablja v celoti vlakensko strukturo in je sestavljen iz glavnega oscilacijskega modula in dvostopenjskega ojačevalnega modula. Glavni oscilacijski modul uporablja polprevodniško lasersko diodo (LD) z osrednjo valovno dolžino 1064 nm, širino črte 3 nm in največjo neprekinjeno izhodno močjo 400 mW kot vir semena, ki jo združuje z vlakneno Braggovo rešetko (FBG) z odbojnostjo 99 % pri 1063,94 nm in širino črte 3,5 nm, da tvori sistem za izbiro valovne dolžine. Dvostopenjski ojačevalni modul uporablja zasnovo z obratno črpalko, YDDCF s premerom jedra 8 oziroma 30 μm pa je konfiguriran kot ojačevalni medij. Ustrezna absorpcijska koeficienta premazne črpalke sta 1,0 oziroma 2,1 dB/m pri 915 nm.